Propriedades estruturais e dinâmicas de solventes eutéticos profundos por dinâmica molecular

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Porto, Gabriel Augusto Lyra
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Cloreto/Brometo de etilamônio com ureia; Deep sutectic solvents; Dinâmica; Dinâmica molecular; Dynamica; Estrutura; Ethylammonium chloride/bromide and Urea; Molecular dynamic; Solventes eutéticos profundos; Structure
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/46/46136/tde-30042025-162615/

Entender as propriedades microscópicas dos Solventes Eutéticos Profundos (DES, deep eutectic solventes) e como elas se relacionam com as propriedades macroscópicas é fundamental para desenvolver aplicações. A relina é o DES mais estudado e pode ser utilizada como comparação, e possui mais ligações de hidrogênio entre o cloreto e a ureia, característica tida como importante para o abaixamento do seu ponto de fusão. Neste trabalho, foi utilizada Dinâmica Molecular clássica (DM) para estudar as propriedades dos DES formados por cloreto de etilamônio com ureia (EACl:ureia), análogos da relina através da mudança do cátion cloreto de colina por cloreto de etilamônio. O objetivo de mudar o cátion foi entender se o DES EACl:ureia possui as mesmas redes de ligações de hidrogênio da relina, ou se é possível um DES possuir outra organização estrutural e dinâmica da relina. Além do estudo da variação do cátion, também houve a simulação do DES brometo de etilamônio com ureia (EABr:ureia), para investigar o papel do ânion nas propriedades estruturais e dinâmicas. As proporções 1:1, 1:1,5 e 1:2 dos DES EACl:ureia e EABr:ureia foram estudadas, totalizando seis sistemas, três clorados e três bromados, para investigar a influência da composição nas propriedades microscópicas. As DM utilizaram os campos de força OPLS-AA e OPLS-DES por 1 ns NVT, seguido 15 ou 20 ns NPT para equilibrações e 50 ns NVT para a produção. A comparação do gráfico de fator de estrutura estático da proporção 1:1 EABr:ureia das simulações com o da literatura revelou um desvio estrutural do nosso sistema em comparação com o experimental, com um excesso de atração cátion ânion. As g(r) mostraram que não há uma mudança significativa da estrutura a curto alcance devido à alteração entre cloreto e brometo, nem com a variação da proporção nos sistemas. As g(r) também mostram uma estrutura dos DES EACl:ureia e EABr:ureia diferentes da relina. As análises das ligações de hidrogênio através da função de autocorrelação de ligação de hidrogênio e da probabilidade de as ligações serem reformadas mostraram que os DES EACl:ureia e EABr:ureia possuem preferência de ligação de hidrogênio entre o cátion e o ânion, portanto é um indício de que é possível haver DES sem que haja a preferência da ligação de hidrogênio entre o ânion e a ureia, que por muito tempo a literatura teve essa última ligação de hidrogênio como a causa da diminuição do ponto de fusão dos DES. Os coeficientes de autodifusão são maiores nas ureias entre as espécies dos DES EACl:ureia e EABr:ureia, conforme ocorre com a relina, e todas as espécies se difundem mais conforme há mais ureia no sistema. A difusão das espécies do sistema 1:2 EACl:ureia e EABr:ureia são maiores do que as respectivas espécies da relina.